Почвенная и растительная диагностика. Учебное пособие

Подготовка мембранного ионселективного нитратного электрода и вспомогательного электрода к работе. Мембранный электрод ЭМ-NО3 -01

1.Внутреннюю полость электрода дважды промыть дистиллированной водой, затем дважды промыть приэлектродным раствором с концентрацией

0,1 и 0,005 моль/дм3 КС1.

2.Снять чехол и установить мембрану, предварительно залив в корпус 1,5 см³ свежеприготовленного раствора 0,1 моль/дм³ КNО3.

3.Вымочить мембрану в корпусе электрода в течение суток в растворе с концентрацией 0,1 моль/дм3 КNО3.

4.В перерывах между работой нитратный электрод хранить в растворе КNО3 с концентрацией 0,1 моль/дм3.

Вспомогательный электрод. Залить внутрь электрода насыщенный при 20°С раствор КС1 и выдержать его в этом растворе в течение суток.

Вопросы для самоконтроля

1.Роль нитратов в формировании вегетативных и генеративных органов растений и влияние их на качество урожая.

2.Место нитратов в периодичности питания растений.

3.Принцип определения содержания нитратов в образцах растений с помощью нитратомера.

4.Подготовка сухого и сырого материала к анализу.

5.Ход анализа определения содержания нитратов в растениях.

6.Агрохимические приемы регулирования питания растений азотом.

7.ПДК нитратов в растительной продукции открытого и защищенного грунта.

2.3.Определение содержания нитратов в тканях, мезге и соке растительной продукции с помощью нитратного ионоселективного датчика (модификация ЦИНАО)

Цель практического занятия: развитие навыков проведения

растительной диагностики для принятия мер по агроэкологической

51

оптимизации минерального питания растений; развитие способности совершенствовать системы удобрения основываясь на особенности использования различными видами и сортами культурных растений элементов минерального питания в различных почвенно-климатических условиях; изучение влияния систематического внесения удобрений на агрохимические показатели плодородия почв и окружающую среду и совершенствования методики агрохимических исследований и проведения полевых опытов с удобрениями.

Ключевые понятия: нитраты, ионоселективный датчик, индикаторные точки, ПДК.

План практического занятия.

1.Изучение индикаторных точек распределения нитратов в органах растений в разные фазы вегетации.

2.Подготовка нитратного ионоселективного датчика к измерениям.

3.Анализ растительной продукции на содержания нитратов в тканях, мезге и соке.

Метод основан на определении концентрации нитратов в продукции растениеводства при непосредственном их измерении в тканях растений и плодах или в мезге (измельченной массе) с помощью нитратного ионоселективного датчика. Нижний предел обнаружения нитратов 6 мг на 1 дм3 анализируемого раствора. Предел надежного определения нитратов в анализируемой пробе 12 млн.◌ֿ1 (мг/кг).

Подготовка электродов к анализу.

Мембранный ионоселективный нитратный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения готовят к работе в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к ним.

В промежутках между измерениями нитратный ионоселективный электрод погружают в раствор с рСNO3◌ֿ = 4. Если перерывы в работе составляют сутки и более, электрод хранят в растворе азотнокислого калия с

52

концентрацией С(NО3◌ֿ) = 0,001 моль/дм3. При длительных перерывах в работе (более 5 дней), электрод хранят на воздухе, а перед началом работ вымачивают электрод в растворе азотнокислого калия с концентрацией С(NО3◌ֿ) = 0,1 моль/дм3. В обоих случаях перед началом измерений электрод промывают в дистиллированной воде не менее трех раз.

Хлорсеребряный электрод сравнения в перерывах между исследованиями погружают в стакан с дистиллированной водой или хранят в соответствии с инструкцией к датчику.

Подготовка проб к анализу. Для анализа берется представительная проба. Рекомендуется от реализуемой партии 5-50 кг брать из одной точки пробу арбуза, дыни, капусты, кабачков (I группа) до 3 кг; свеклы, моркови, картофеля, баклажана, перца, огурца, яблока (II группа) до 1 кг; редиса, петрушки, салата, лука, укропа до 0,25 кг; ягод до 0,050 кг (III группа).

Если реализуемая партия продукции составляет 50-500 кг, то соответственно берут пробу для I группы из трех точек - 3-5 кг, для II группы из 5-8 точек - 7 кг, для III группы из 20 точек - 0,5 кг, а ягод -до 0,100 кг и т.д.

Картофель, корнеплоды, плоды и овощи, отобранные для анализа, должны быть отмыты от земли, обсушены фильтровальной бумагой или сухой мягкой тканью.

Для непосредственного измерения нитратов в продукции растениеводства пробы для анализа готовятся в зависимости от вида растений, их консистенции и распределения нитратов в различных частях растений и плодов.

Для ряда культур непосредственное измерение нитратов в измельченной массе не представляется возможным в связи с завышением результатов при данном способе определения. К таким культурам относятся слива, вишня, персики, груши, яблоки и крыжовник. Для этих культур с невысоким содержанием нитратов с целью повышения точности измерений предлагается проводить определение в суспензии с алюмокалиевыми квасцами при отношении пробы к экстрагенту 1:1.

53

Подготовка проб для непосредственного измерения нитратов в тканях или мезге. В культурах с мягкой консистенцией округлой формы, где нитраты распределены равномерно по всей ткани, измерение их следует проводить следующим образом:

Втоматах на продольном разрезе в перемешанную мякоть погружают нитратный датчик (ионоселективный электрод) и проводят измерение в единицах, предусмотренных инструкцией к прибору.

Вягодных культурах (земляника, виноград, красная смородина) следует раздавить ягоды, перемешать и сделать замеры в мезге с помощью нитратного датчика.

Вплодах семейства тыквенных (тыква, огурцы, дыни, арбузы, кабачки, патиссоны) и баклажанах содержание нитратов распределено послойно, повышаясь от центра к периферии, достигая максимума около кожуры и в самой кожуре. Неравномерное распределение нитратов наблюдается и по продольной оси, снижаясь от места прикрепления плода к противоположному концу. Поэтому измерение нитратов следует проводить в продольном разрезе.

Продольный разрез арбуза делается с учетом того, чтобы для анализа использовалась, как затемненная, так и бывшая на солнце сторона арбуза. Теркой или ножом делается соскоб по всей поверхности съедобной части арбуза (без корки), масса разминается, перемешивается и в мезгу помещается нитратный датчик для измерения.

У дыни и тыквы удаляются внутренняя семенная часть и несъедобная корка, и делается соскоб вдоль всей длины 1/4 части продольного разреза.

У огурцов, кабачков, баклажанов и патиссонов соскоб теркой или ножом делается со всей поверхности продольного разреза по центру. В полученной от соскоба мезге, предварительно перемешанной, проводят измерение нитратов.

Вкорнеплодах (морковь, свекла) нитраты распределены неравномерно.

Наибольшее содержание нитратов наблюдается в тканях проводящей

54

системы, то есть в сердцевине корнеплода, а максимум приходится на кончик корнеплода с постепенным снижением к верхушке (к листовой розетке), максимум также наблюдается в нижней части черешков листьев.

Для измерения нитратов используется мезга, полученная при равномерном соскобе теркой на продольном разрезе корнеплода по центру. Полученная мезга перемешивается, и нитраты измеряют, используя нитратный датчик.

Вклубнеплодах (картофель) содержание нитратов распределено равномерно по ткани клубня с некоторым повышением в шкурке. Делается соскоб теркой или ножом по всей поверхности продольного разреза по центру. В перемешанную мезгу помещают нитратный датчик для измерения нитратов.

Вкультурах семейства капустных (редис, редька, репа и капуста разных видов) определение непосредственно в тканях или мезге не рекомендуется, так как определению мешают тиогликозиды.

Взеленных культурах (салат, укроп, петрушка, сельдерей, кинза) максимум содержания нитратов приходится на основание листа (черешок). Поскольку измельчать зеленные - это трудоемкий процесс, следует из черешков выдавить сок и измерить в нем содержание нитратов нитратным датчиком. Положительную оценку качества продукции можно делать в случае, если содержание нитратов не превышает ПДК.

Для предварительной оценки качества продукции на содержание нитратов в вышеперечисленных культурах можно пользоваться индикаторными точками, где сосредоточено максимальное содержание нитратов.

Индикаторные точки:

кожуры;

55

-для корнеплодов - на кончике корнеплода и у основания розетки листьев;

-для зеленных культур - нижняя часть основания черешка;

-для капусты - в кочерыжке и у основания жилки верхних листьев.

Виндикаторных точках с помощью ножа или терки делают соскоб и в полученной измельченной массе измеряют нитраты с помощью ионоселективного датчика.

Если в индикаторных точках содержание нитратов не превышает ПДК, то эти результаты можно использовать для положительной оценки качества продукции.

При анализе культур с низким содержанием нитратов (яблоки, сливы, персики, крыжовник, груши, вишни и др.), если в измельченной массе полученные результаты содержания нитратов превышают ПДК, берется навеска измельченной массы 20 г и заливается 20 см³ алюмокалиевых квасцов (концентрации 0,01 моль/дм³). Суспензия перемешивается в течение трех минут на мешалке или гомогенизируется 1 минуту. В полученном растворе измеряют концентрацию нитратов.

Ход анализа.

В приготовленных для анализа пробах проводят измерение концентрации нитрат-ионов непосредственно в логарифмических единицах рСNO3◌ֿ (рСNO3◌ֿ = -log(СNO3◌ֿ)) по шкале иономера, предварительно отградуированного по растворам сравнения или в милливольтах с последующим определением величины рСNO3◌ֿпо градуировочному графику, построенному по результатам измерения ЭДС электродной пары в растворах сравнения или в единицах концентрации в соответствии с инструкцией к прибору.

Перед измерениями и после градуировки прибора электроды тщательно ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и погружают в испытуемые пробы. Показания прибора считывают не менее чем через 1 минуту после прекращения заметного дрейфа

56

показаний прибора. При переходе от одной пробы к другой электроды ополаскивают дистиллированной водой и промокают фильтровальной бумагой. Температура анализируемых проб и растворов сравнения должна быть одинаковой. Настройку прибора проверяют по растворам сравнения не менее 3 раз в течение рабочего дня, используя каждый раз свежие порции раствора сравнения. Перед каждой проверкой настройки иономера нитратный ионоселективный электрод выдерживают в растворе сравнения концентрации рСNO3◌ֿ- 0,0001 моль/дм³ в течение 3-4 минут.

При непосредственном измерении концентрации нитрат-ионов в единицах рСNO3◌ֿ прибор ежедневно настраивают в режиме «рХ» по растворам сравнения с концентрацией С(NO3◌ֿ) = 0,0001 моль/дм³ (рСNO3◌ֿ= 4) и С(NO3◌ֿ) = 0,01 моль/дм³ (рСNO3◌ֿ= 2), используя раствор С(NO3◌ֿ)= 0,001 моль/дм³ для контроля. Отклонения значений рСNO3◌ֿот номинального значения не должны превышать 0,02 единицы рСNO3◌ֿ.

При измерении концентрации иона нитрата в режиме «мВ» определение проводят, используя калибровочный график и снимая показания ЭДС в милливольтах.

Содержание нитратов в пробах находят, используя калибровочный график, построенный на миллиметровой бумаге. По оси абсцисс откладывают величины С(NO3◌ֿ), соответствующие растворам сравнения азотнокислого калия в молях:

сконцентрацией С(NO3◌ֿ) = 0,1 моль/дм ³ (рСNO3◌ֿ= 1);

сконцентрацией С(NO3◌ֿ) = 0,01 моль/дм ³ (рСNO3◌ֿ= 2);

сконцентрацией С(NO3◌ֿ) = 0,001 моль/дм ³ (рСNO3◌ֿ= 3);

сконцентрацией С(NO3◌ֿ) = 0,0001 моль/дм ³ (рСNO3◌ֿ= 4).

По оси ординат откладывают величины ЭДС, мВ. По калибровочному графику находят значения величины С(NO3◌ֿ) и с помощью уравнений (I или II) определяют содержание нитрат-ионов (мг/кг) в исследуемом объекте.

57

Перевод величин рСNO3◌ֿв массовую долю нитрата при непосредственном анализе мезги, сока, тканей

Перевод величин рСNO3◌ֿв массовую долю нитрата при анализе винограда, земляники, смородины, косточковых: сливы, вишни, черешни (анализ вытяжки при отношении пробы к раствору 1: 1)

59

При работе с приборами, имеющими преобразователи величины С(NO3◌ֿ) или моль/дм³ в значения концентрации иона нитрата в исследуемой продукции, настройку проводят непосредственно в единицах массовой доли нитрата в миллионных долях (мг/кг) по растворам сравнения, предусмотренным в инструкции к прибору.

Расчеты по приведенным уравнениям можно исключить, используя таблицы11, 12 для перевода величин в массовую долю нитрата в анализируемой пробе. Данные таблиц представлены с учетом среднего содержания влаги в различных культурах растениеводческой продукции.

60